汇点项目水源热泵地下水资源监测系统设计方案

汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 1 目目 录录 1 综述 5 1 1 实施方案的建设背景 5 1 2 项目的建设地点 5 1 3 项目区域水资源现状 6 1 4 实施方案的建设原则 7 1 5 实施方案的建设内容 7 1 6 实施方案的建设标准和依据 8 2 实施方案的需求分析 10 2 1 实施方案的功能需求 10 2 2 实施方案的信息量指标 10 2 2 1 系统数据处理量的分析 10 2 2 2 系统数据存储量的分析 11 2 2 3 系统数据传输量的分析 11 2 2 4 系统采集与共享的信息量的分析 12 2 2 5 系统汇集与传输的信息量的分析 13 2 2 6 系统存储与备份的信息量的分析 13 2 2 7 系统处理与展示的信息量的分析 13 2 2 8 系统存储能力的需求总量 13 3 实施方案的配置设计 14 3 1 实施方案的总体构架 14 3 2 信息资源规划和数据库设计 15 3 2 1 水资源监测系统的通信组网设计 15 3 2 2 汇点项目地下水资源监测系统数据库的配置设计 17 3 2 2 1 数据库的物理与逻辑结构 18 3 2 2 2 数据库的建设内容 22 3 2 2 3 数据量测算 22 3 2 2 4 数据库的技术特性 22 3 2 2 5 数据库管理软件的选配 23 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 2 3 2 2 6 服务器的要求 23 3 3 应用支撑系统的配置设计 23 3 3 1 监测站点的配置设计 23 3 3 2 监测站点的主要硬件产品 24 3 3 2 1 地下水位监测仪 24 3 3 2 2 数据采集器 RTU 25 3 3 2 3 通信 Modem 26 3 3 2 4 水量监测电磁流量计 27 3 3 2 5 太阳能电池板 28 3 3 2 6 地下水水质监测传感器 28 3 3 2 7 充放电控制器 29 3 3 2 8 蓄电池 29 3 3 2 9 取水井 回灌井监测点设备拓扑图 30 3 3 2 10 取水 回灌汇集监测点设备拓扑图 30 3 3 3 中心站的主要硬件产品 31 3 3 3 1 中心站的路由器 31 3 3 3 2 中心站数据库服务器 31 3 3 3 3 中心站的交换机 32 3 3 3 4 中心站值班员工作站 33 3 3 3 5 中心站服务器机柜 33 3 3 4 中心站工作平台软件 34 3 3 4 1 中心站的服务器操作系统软件 34 3 3 4 2 中心站的服务器数据库软件 34 3 3 4 3 中心站的网络杀毒软件 34 3 3 4 4 数据接收处理监控软件 34 3 3 4 5 数据信息检索查询软件 35 3 3 4 6 软件安全与策略 36 3 4 数据处理和存储系统设计 37 3 4 1 信息处理和数据存储系统的结构 37 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 3 3 4 2 信息处理和数据存储系统的技术特征 38 3 5 终端系统与接口设计 42 3 5 1 系统终端的技术设计 42 3 6 高清正投会商系统及企业中心网络的设计 44 3 6 1 机房建设 44 3 6 2 计算机网络配置设计 47 3 6 3 高清正投会商系统设计 48 3 6 4 会商系统建设内容 48 3 6 5 中央控制系统 48 3 6 6 高清视频显示系统 50 3 6 6 1 高清正投屏 53 3 6 6 2 高清投影机 55 3 6 7 音频媒体矩阵 57 3 6 8 无线红外数字会议系统 62 3 6 9 会商控制室建设 64 3 6 9 1 控制室及室内建筑 64 3 6 9 2 电气工程 66 3 6 10 会商系统设备选型 66 3 6 10 1 中央集中控制系统主机 66 3 6 10 2 中控无线真彩触屏控制器 68 3 6 10 3 中央控制系统软件及编程 70 3 6 10 4 红外无线会议系统主机 70 3 6 10 5 红外无线会议系统会议单元 73 3 6 10 6 高清工程投影机 75 3 6 10 7 高清正投屏 76 3 6 10 8 高清 HDMI 矩阵 77 3 6 10 9 高清蓝光播放器 79 3 6 10 10 数字混音引擎 80 3 6 10 11 吸顶扬声器 82 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 4 3 6 10 12 班丽混合放大器 120w 85 3 6 10 13 反馈抑制器 88 4 项目建设与运行管理 91 4 1 系统运行管理维护机构 91 4 2 项目施工管理制度 91 5 系统使用维护人员的配置与培训 93 5 1 人员培训计划 93 5 1 1 施工过程的培训目标计划 93 5 1 2 培训专业科目及其教材师资的安排计划 95 6 汇点项目相关图纸 96 6 1 取水井与回灌井的分布图 96 6 2 汇点项目水文地质综合平面图 97 6 3 汇点项目试验井形状图 98 6 4 汇点项目地下水监测系统通信组网拓扑图 99 6 5 会商系统效果图 100 7 项目投资概算 101 7 1 投资预算编制说明 101 7 2 系统投资预算表 102 7 2 1 监测站点设备材料费用预算表 102 7 2 2 企业信息中心网络设备材料费用预算表 105 7 2 3 会商系统设备材料费用预算表 107 7 2 4 汇点项目水源热泵地下水源源热泵监测系统建设费用预算表 110 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 5 1 1 综述综述 1 11 1 实施方案的建设背景实施方案的建设背景 建筑节能是当前人们谈论最多的话题之一 一般说来 建筑能耗占人类社 会能源总消耗的 1 3 左右 而建筑物空调采暖系统能耗又占到建筑能耗的 40 以上 对于绿色建筑而言 其核心内容之一就是尽量减少能源 资源消耗 减少对环境的影响 尽可能采取太阳能 风能 地热 生物能等自然能源 所 以 环保 节能的空调采暖系统对于追求自然 建筑和人三者之间和谐统一的 绿色建筑而言其重要性是不言而喻的 而水源热泵系统正是满足这些要求的新 兴中央空调之一 水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水 河流和湖泊中吸收的太 阳能和地热能而形成的低温低位热能资源 并采用热泵原理 通过少量的高位 电能输入 实现低位热能向高位热能转移的一种技术 地下水源热泵从地下水 中不断提取能量的过程 正是提升大量的地下水至地面 通过热泵机组提取能 量后 再将其回灌到地下的连续运行过程 因此 对其整个过程必须了解 1 地下水的回灌 能否补充地下水源 调节水位 维持水的储量平衡 避免在水 泵运行抽取地下水期间 在取水井周围形成降水漏斗 造成降水漏斗范围内的 建筑沉降 2 回灌水是否存在污染和破坏 对水质是否存在影响以及影响程度 如何 3 回灌水的温度 若回灌分布密集 则有可能形成局部的高温区域 造 成环境热污染 针对以上需关注的过程 就必须对取水与回灌进行监测 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统的建设 其目标是通过水资源监测 系统 利用现代信息技术进行数据采集 传输和报告 在省水文局机房 与企 业信息中心连续 24 小时及时准确地获得取水井 回灌井的水情 水位 水量 水质 数据 为水环境的保护与决策提供科学的依据 使其达到合理开发 节 约用水 有效保护和利用水资源 符合江河流域或区域的综合规划及水资源保 护规划等专项规划 遵守经批准的水量分配方案或协议 按规定取用水 1 21 2 项目项目的建设地点的建设地点 滙點项目位于武侯大道 三环路和绕城高速之间 具体地址 武侯区簇桥 乡顺江村 2 3 组 机头镇果偃村 6 组 符合城市规划布局要求 交通条件便利 便于利用城市基础设施 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 6 本工程区以东有府河流经 以西有江安河流经 以北有清水河流经 均属 岷江水系 根据 成都市水文地质工程环境地质综合勘察报告 江安河河长 65 5km 河床平均比降 1 22 河口多年平均径流量 13 37m3 s 府河河长 102 5km 河床平均比降 0 98 河口多年平均径流量 102 23m3 s 清水河河长 43 2km 河床平均比降 1 50 河口多年平均径流量 26 84m3 s 江安河于华阳 镇汇入府河干流 清水河在成都市西郊送仙桥与磨底河汇合进入市区称南河 于安顺桥汇入府河 府河是建设项目区地下水的排泄基准面 下图为汇点项目 地理位置与水系图 1 31 3 项目区域水资源现状项目区域水资源现状 成都市武侯区现状水资源开发利用程度占水资源总量的 83 13 未计入过 境水 在四川省属开发利用程度较高的地区 但由于县境内无兴建调蓄的骨干 水利工程条件 给水资源的利用造成不利因素 全县现状水资源利用程度只占 开发量的 26 8 其余水作为弃水流失 在水资源利用中也存在一些问题 即 水资源浪费大 污染日趋严重 总体来说 本项目区域地表水开发利用程度较 高 周围没有大型的地下水取水户 城镇居民水均由市政自来水管网提供 地 下水的开发利用较为有序 未出现突出地下水资源开发利用问题 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 7 1 41 4 实施方案的建设原则实施方案的建设原则 项目建设遵循以下原则 实用性 满足水资源监测管理系统的功能需求 并能够产生积极的效果 先进性 采用成熟可靠的前沿技术 顺应技术发展的主流方向 确保系 统整体技术先进 整体性 注重整体规划 确保系统各个环节指标协调一致 经济性 追求最佳性能 价格比 充分利用已建 在建和后续建设的信息 化系统成果 避免重复建设 可扩展性和兼容性 保障系统在其生命周期内能够与其主流技术兼容 系统功能可扩充 并能够在不同档次 不同规模的平台上运行 可靠性 确保系统整体运行稳定 安全 可靠 1 51 5 实施方案的建设内容实施方案的建设内容 1 项目建设的目标是 项目建设的目标是 运用先进的信息采集传输技术 水质检测技术 计算机信息系统集成技 术 实现对汇点项目水源热泵的取水井 回灌井的流量 水位 取水量 水 温 水质等信息的自动 连续 实时地在线监测 为水环境的保护与决策提 供科学的依据 2 2 项目建设的规模是 项目建设的规模是 系统建设规模为 万元人民币 3 3 项目建设的内容是 项目建设的内容是 1 水资源监测中心站 1 个 包括 中心站机房计算机局域网 水资 源监测系统数据 水资源监测系统应用软件 水资源监测系统中心站机房 及值班室的配套设备 2 取水井位处监测点 2 个 从取水井中选取两个作为监测点 实现 水温 地下水埋深的在线实时监测 3 取水汇入管网监测点 1 个 在企业取水汇入管网处对位监测点 实现管道流量 PH 水温 电导率 溶解氧 溶解性总固体 TDS 的在线实 时监测 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 8 4 回灌井位处监测点 2 个 从回灌井中选取两个作为监测点 水温 地下水埋深的在线实时监测 5 企业回灌汇入管网处 1 个 在企业回灌汇入管网处对位监测点 实现管道流量 PH 水温 电导率 溶解氧 溶解性总固体 TDS 的在线实 时监测 6 高清正投会商系统建设 会商室中控系统建设 会商室高清 HDMI 视频显示系统建设 会商室音频扩声系统建设 1 61 6 实施方案的建设标准和依据实施方案的建设标准和依据 本项目建设的标准包括 1 中华人民共和国水法 1988 年颁布 2002 年修改 2 中华人民共和国环境保护法 1989 年颁布 3 中华人民共和国水污染防治法 1984 年颁布 2008 年修改 4 中华人民共和国可再生能源法 2006 年颁布 5 取水许可和水资源费征收管理条例 中华人民共和国国务院第 460 号 令 6 水资源费征收使用管理办法 财政部 发改委 水利部 2008 79 号文 7 中华人民共各国可再生能源产业发展指导目录 发改委 2005 年制订 8 可再生能源发展专项资金管理暂行办法 财政部 2006 年颁布 9 关于大力推进浅层地热能开发利用的通知 国土资发 2008 249 号 10 取水许可管理办法 水利部第 34 号令 11 建设项目水资源论证管理办法 水利部 国家计委 2002 第 15 号 令 12 四川省实施办法 四川省政府第 99 号令 2005 年 13 四川省人民政府关于加强节能工作的决定 川府发 2007 8 号 14 四川省建设项目水资源论证报告书编制要求 试行 四川省水利厅 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 9 川水函 2004 100 号 15 关于全面推进节水型社会建设的意见 川府发 2011 39 号 16 关于调整水资源费征收标准的通知 川办函 2005 110 号 17 四川省城市供水管理条例 2000 年颁布 2011 年修正 18 成都市水资源管理条例 1992 年 6 月实施 19 成都市地下水资源管理办法 2007 年 9 月实施 20 成都市节约用水管理条例 2009 年 1 月实施 21 国务院关于实行最严格水资源管理制度 国发 2012 3 号 22 四川省人民政府关于全面推进节水型社会建设的意见 川府发 2011 39 号 23 四川省取水许可和水资源费征收管理办法 省政府 258 号令 2012 年 8 月 1 日实施 24 四川省建设项目水资源论证报告书编制要求 试行 四川省水利厅 川函 2004 年 100 号 25 建设项目水资源论证导则 试行 SL Z322 2005 26 四川省地源热泵系统工程技术实施细则 DB51 5067 2010 27 水文调查规范 SL196 97 28 水资源评价导则 SL T322 1999 29 供水水文地质勘查规范 GB T50027 2001 30 当前国家鼓励发展的节水设备 产品 目录 第一批 公告 2001 年第 5 号 31 地源热泵系统工程技术规范 GB50366 2005 32 浅层地热能勘查评价规范 DZ T0225 2009 33 环境影响评价技术导则 HJ T2 1 2 3 93 2 4 1890 34 公共建筑节能设计标准 GB50189 2005 35 居住建筑节能设计标准 JGJ134 2001 36 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019 2003 37 注水试验规程 YS5214 2000 38 地下水资源勘察规范 SL454 2010 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 10 39 水资源监控设备基本技术条件 SL426 2008 40 水资源实时监控系统建设技术导则 SL349 2006 41 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准 JGJ134 2010 42 地表水和污水监测技术规范 HJ T 91 2002 43 PH 水质自动分析仪技术要求 HJ T 96 2003 44 电导率水质自动分析仪技术要求 HJ T 97 2003 45 浊度水质自动分析仪技术要求 HJ T 98 2003 46 溶解氧 DO 水质自动分析仪技术要求 HJ T 99 2003 47 氨氮水质自动分析仪技术要求 HJ T 101 2003 2 2 实施方案的需求分析实施方案的需求分析 2 12 1 实施方案的功能需求实施方案的功能需求 1 1 业务功能 实现水位检测 水量检测 电磁流量计检测水量 水质检 测 检测数据自动上传上位机 实时数据超阈值报警 数据处理整编入库 数 据高级应用 2 2 业务流程 地下水资源监测项目的核定 监测点的建设 监测点验 收投运 监测数据 水位 水量 水质 上传 3 3 业务处理量 2 个进水井监测管理 1 个取水汇入管网处监测管理 2 个回灌井监测管理 1 个回灌汇入管网处监测管理 2 22 2 实施方案的信息量指标实施方案的信息量指标 2 2 2 2 1 1 系系统统数数据据处处理理量量的的分分析析 现场机数据处理任务包括通信协议解析 传感器数据采集标定 报警条件 判断 历史数据存储查询和工况监视管理等 地下水资源监测系统采集周期一 般设为 5 分钟 通过高效的程序设计 一般处理能力为 8MIPS 的 MCU 均能在 20 秒内完成 20 路传感器的巡测和数据处理存储 应答上位机历史数据召测的时间 一般小于 10 秒 上位机数据处理任务包括以下内容 1 接收解码存储来自监测点现场机的监测数据 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 11 2 对接收到的水情水质数据和工况数据进行监视预警 3 指定时间内最大 最小 平均 折算 累计 4 查询统计 图形图表的生成显示和打印 5 正常运行网络操作系统 数据库管理系统和 WEB 服务器软件等应用软件 其中最后一项与应用软件的功能和开发运行方式有很大关系 并随时有修 改扩充的可能 对上位机处理能力有较高要求 方案设计中由专用服务器充当 2 2 2 2 2 2 系系统统数数据据存存储储量量的的分分析析 现场机的存储量需求与历史数据库的构成 监测指标数 存储周期 要求 最长存储时间有关 如要求现场机最多可监测 30 个理化指标 实际只测五参数 这里按 30 个理化指标计算 是为了增加存储容量的充分冗余度 每小时带时 标存储一次数据 存储时间 1 年以上 则容量应大于 30 4 8760 1 MB 考虑时间戳 标志和报警数据等的存储 现场机历史数据存储器应大于 1 2MB 上位机数据存储量与监测范围 现场机数量 监测频次 现场机存储上传 周期 有关 设现场机上传周期为 60 分钟 现设计现场机总数为 6 台 考虑到 扩展性按 20 台计算 每台现场机可采样的理化指标项数为 30 项 则每项数据 8 字节 加时间戳 8 字节 和设备标识 14 字节 测站编号 8 字节 后 占用 8 8 14 8 38 字节 污染物超限和设备故障等报警数据按 15 估算 上位机招测产生的数据按 15 估算 则每小时数据库入库数据量约为 20 30 38 1 3 29 64 KB 上位机存一年历史数据需存储量 29 64 KB 8760 0 26 GB 真实的存储量需求还与具体的数据库管理系统的实现有关 如果再考虑 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 12 来自绵竹市防汛抗旱指挥中心的数据 一年历史数据可能会大于 1 GB 2 2 2 2 3 3 系系统统数数据据传传输输量量的的分分析析 项目的信息传输包括以下两类 1 上位机与现场机 监测站 之间的信 息传输 通过 CDMA GSM PSTN 等 2 计算机之间通过 TCP IP 进行的信 息传输 例如数据接收机与通信服务器之间 数据库服务器与客户端之间的通 信 B S 结构中 WEB 服务器与浏览器之间的信息传输 C S 结构中服务器与客户 端之间的通信 上位机与现场机之间的数据传输量与监测范围 现场机数量 和监测频次 成正比关系 其主要部分是现场机的自动上传 外加不定期出现的远程参数设 置和数据召测操作 如果采用 HJ T212 2005 污染源在线自动监测系统数据传 输标准 作为应用层协议进行通信 上传数据通讯包结构如下 包头 2 数据段长度 4 数据段 CRC 校验 4 包尾 2 数据段构成如下 请求编号 20 系统编号 5 命令编号 7 设备标识 14 密 码 6 总包号 4 包号 4 数据 可算出每次传输由协议附加的字节数为 73 字节 由于数据区采用的结构形式为 字段名 字段值 的格式 字段名 和 分隔符号平均长度约 6 个字符 如每台现场机采集 30 个理化指标 平均每个指标长度为 5 字符 则每次 传输的数据包长度约为 6 5 30 73 403 字节 如采用 GPRS 方式上报 中心站接收全部监测站数据总量约为 403 20 8KB GPRS 传输速率按 30kbps 计算 20 各监测站的数据传输时间小于 1 分钟 企业信息监测中心站采用 2M 带宽接入网络 INTERNET 2 2 2 2 4 4 系系统统采采集集与与共共享享的的信信息息量量的的分分析析 系统需要采集的信息分为实时信息 基础信息两类 实时信息是指水位 水量 水温 水质等实时监测信息 基础信息指水工 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 13 程 地理信息 整编后的水文及水资源信息 社会经济等基础信息 监测点要求支持如下实时信息的采集 水位 供排水量等水情信息及 PH 值 水温 电导率 溶解氧等水质信息以及信道质量 蓄电池电压等工情信息 如每个监测站采集 20 路水情水质信息 每项信息平均占用 4 字节 考虑系 统今后扩展的可能 按 100 个监测站计算 则系统每采集周期 假设平均为 60 分钟 各遥测站 监测项可能不同 采集的信息量为 20 20 4 1 6KB 系统中存在一些在目前技术条件下无法做到自动采集或采用自动采集方式 成本过高的信息项 主要是一些水质监测项 如氨氮 硝酸盐氮 亚硝酸盐氮 挥发性酚 总氰化物 氟化物 砷 汞 镉 六价铬 铁 锰 大肠菌群等参 数 拟通过现场采样 实验室测定分析 采用人工方式完成 除自动采集设备采集的数据以外 系统中还存在一些通过人工方式录入的数据 系统共享的信息量为自动采集量加人工录入的数据量 若人工录入数据量按 100 条 小时计算 共享信息量为 1 6KB 100 4 2KB 2 2 2 2 5 5 系系统统汇汇集集与与传传输输的的信信息息量量的的分分析析 GPRS 通信设备的传输指标如下 理论值 172 Kbps 实际 约 40 Kbps 上位机之间通信信道指标如下 企业信息中心站 Internet 2Mbps 2 2 2 2 6 6 系系统统存存储储与与备备份份的的信信息息量量的的分分析析 按一年 1G 计算 采用 160G 硬盘 RAID 完全能存储 10 年以内的历史数 据 2 2 2 2 7 7 系系统统处处理理与与展展示示的的信信息息量量的的分分析析 系统需要的处理能力指标应为 中心站服务器为 DELL 机架 2950 服务器 CPU 为两颗四核 Xeon 5405 2 0GHz 处理器 内存 2GB 全缓冲 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 14 2 2 2 2 8 8 系系统统存存储储能能力力的的需需求求总总量量 监测点 1MB 年 存储周期 1 小时 30 采样参数 中心站数据库服务器 2G 年 20 个监测站 存储周期小于 1 小时 3 3 实施方案的配置设计实施方案的配置设计 3 13 1 实施方案的总体构架实施方案的总体构架 地下水水资源监测信息系统包括以下部分 信息采集传输系统 计算机网 络系统 监控中心和会商系统 其中 信息采集传输系统 包括监测点 GSM GPRS 网络 中心站数据接收机等信 息采集与传输部分 采集的信息包括水位 流量 等水资源信息及 PH 值 水温 电导率 TDS 溶解氧等水质信息以及信道质量 蓄电池电压等工情信息 信息 传输包括通信方式选择 路由组织和信息质量控制等内容 计算机网络系统 包括局域网和广域网 涉及监控中心 相关业务部门和 省水文局的计算机网络互联 实现信息共享 监控中心 包括支撑系统运行的硬件 软件环境 是系统监控信息的最终 汇集 数据交换共享 辅助决策和指挥调度的中心 以及支撑系统运行的平台 高清正投会商系统 包括会商室中控系统建设 会商室高清 HDMI 视频 显示系统建设 会商室音频扩声系统建设 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 15 3 23 2 信息资源规划和数据库设计信息资源规划和数据库设计 3 3 2 2 1 1 水水资资源源监监测测系系统统的的通通信信组组网网设设计计 1 各类监测点数据的传输路径 入网节点 网络路由 汇点项目地下水水资源企业信息中心通过路由器接入 Internet 并在 Internet 上具有固定 IP 地址 数据接收工作站接收数据的 TCP UDP 端口映射 到路由器的某个固定端口上 各监测点配置的 GSM GPRS 通信设备通过 GPRS 网 络接入 Internet 与该路由器端口建立连接 与数据接收工作站进行数据通信 自动上传数据并接收召测命令 数据接收工作站负责监测站点的认证和连接链 路的维持 此方式为监测站点与中心站之间通信的主信道 汇点项目地下水水资源企业信息中心的数据接收工作站同时连接一部 GSM 通信设备 当 Internet 连接出现问题时可临时以 SMS 短信方式直接与监测站点 进行通信 各监测站在通过 GPRS 网络与中心站通信失败时会自动转入 SMS 方式 工作 并自动定期检测尝试主信道的恢复情况 2 系统中心站的通信网关的配置 路由器主要性能指标 1 处理器 RISC 新一代处理器 400MHz 2 转发性能 180Kpps 3 固定以太网路由端口 2 个百兆接口 4 固定以太网交换端口 8 个百兆以太网接口 5 模块插槽 2 个 SIC 插槽 6 ESM 插槽 1 7 USB 1 8 AUX 1 9 配置口 1 10 硬件加密 支持 11 内存 缺省 最大 256M 384M SDRAM 12 CF 256M 1G 13 最大功耗 54W 14 电源 AC 输入额定范围 100 240V 50 60Hz 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 16 15 环境温度 0 40 16 环境相对湿度 5 90 不结露 交换机主要性能指标 1 固定端口 24 个 10 100Base TX 自适应端口 2 个 Combo 口 2 管理端口 1 个 Console 口 3 交换容量 所有端口支持线速转发 5 20Gbit s 4 包转发率 3 72Mpps 5 VLAN 最多支持 4K 个符合 IEEE 802 1Q 标准的 VLAN 支持基于端口 的 vlan 6 VLAN 接口 支持一个 VLAN 虚接口 7 GVRP 支持 8 广播风暴抑制 支持基于端口带宽百分比的广播风暴抑制 9 组播 IGMP v1 v2 v3 Snooping MVR 256 个二层组播表项 10 端口汇聚 支持 LACP 支持手动端口汇聚 支持最多三个聚合组 每个聚合组支持 8 个端口 11 MAC 地址表 支持地址自学习 符合 IEEE 802 1D 标准 最多支持 8K 个 MAC 地址 支持 1K 个静态 MAC 地址 支持添加动态 静态单播 MAC 地址 多播 MAC 地址和黑洞 MAC 地址 12 管理 支持命令行接口 CLI 配置 支持 Telnet 远程配置 支持通 过 Console 口配置 支持 SNMP Simple Network Management Protocol 支持 RMON Remote Monitoring 1 2 3 9 组 MIB 支持 H3C QuidView 网管系 统 支持 WEB 网管 支持系统日志 支持分级告警 13 电源 采用交流输入 额定电压范围 100V 240V AC 50 60Hz 最大电压范围 90V 264V AC 47Hz 63Hz 整机最大功耗 14W 工作环境温度 0 45 GSM GPRS 通信终端 其主要性能指标如下 频段 900 1800MHZ 发射功率 2W GSM900MHz Class 4 1W GSM1800MHz Class 1 最高 DTE 速率 115200 bps 工作电压 7 5V 24V 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 17 待机功耗 3mA 工作功耗 20 mA 数据传输标准 RS 232C 工作温度 20 55 工作湿度 95 RH 40 可靠性 MTBF 25000H 支持功能 GPRS 短信双向收发且最大长度 70 个汉字或 160 个 ASCII 字符 掉电工作模式 可控电源开关 射频模块监测电路自动复位 看门狗和应用 层的双层外部复位 RS232C 串口控制信号复位 3 系统通信组网拓扑图 3 3 2 2 2 2 汇汇点点项项目目地地下下 水水资资源源监监测测系系统统数数据据库库的的配配置置设设计计 系统数据库包括实时数据库 基础数据库 模型库 方法库和知识库 实 时数据库 基础数据库 模型库的设计应符合 统一规划 统一标准 统一 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 18 设计 数据共享 原则 3 2 2 13 2 2 1 数据库的物理与逻辑结构数据库的物理与逻辑结构 1 系统数据库的物理结构如下图所示 1 1 系统数据库的逻辑结构 系统数据库的逻辑结构 系统数据库的逻辑结构是在客户端与数据库之间加入了一个 中间层 也叫组件层 这里所说的三层体系 不是指物理上的三层 不是简单地放置 三台机器就是三层体系结构 也不仅仅有 B S 应用才是三层体系结构 三层 是指逻辑上的三层 即使这三个层放置到一台机器上 三层体系的应用程序将业务规则 数据访问 合法性校验等工作放到了 中间层进行处理 开发人员可以将应用的商业逻辑放在中间层应用服务器上 把应用的业务逻辑与用户界面分开 在保证客户端功能的前提下 为用户提 供一个简洁的界面 这意味着如果需要修改应用程序代码 只需要对中间层 应用服务器进行修改 而不用修改成千上万的客户端应用程序 从而使开发 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 19 人员可以专注于应用系统核心业务逻辑的分析 设计和开发 简化了应用系 统的开发 更新和升级工作 通常情况下 客户端不直接与数据库交互 而是通过 COM DCOM 通讯与 中间层建立连接 再经由中间层与数据库进行交互 这样的好处主要有 由于数据访问是通过中间层进行的 因此客户端不再与数据库直接建 立数据连接 也就是说 建立在数据库服务器上的连接数量将大大减少 例 如一个 500 个客户端的应用系统 500 个客户端分别与中间层服务器建立 DCOM 连接 而 DCOM 通讯所占用的系统资源极为有限 并且是动态建立与释 放连接 因此客户端数量将不再受到限制 同时 中间层与数据库服务器之 间的数据连接通过 连接池 进行连接数量的控制 动态分配与释放数据连 接 因此数据连接的数量将远远小于客户端数量 可维护性得以提高 因为业务规则 合法性校验存在于中间层 因此 当业务规则发生改变时 只需更改中间层服务器上的某个组件 如某个 DLL 文件 而客户端应用程序不需做任何处理 有些时候 甚至不必修改中间层 组件 只需要修改数据库中的某个存储过程就可以了 良好可重用性 同样 如果需要开发 B S 应用 则不必要重新进行数 据 访问 业务规则等的开发 可以直接在 WEB 服务器端调用现有的中间层 如 可以采用基于 IIS 的 WebClass 开发 或直接编写 ASP 代码 事务处理更灵活 可在数据库端 组件层 MTS 或 COM 管理器中 进行事务处理 系统三个逻辑层 即客户层 中间层以及数据库层的组成 1 客户层 客户层用于用户与系统的交互 为用户提供访问中间层服 务的接口 用户通过客户层使用 HTTP SOAP 简单对象访问协议 访问数据中 心服务器以获取业务数据或执行这些服务提供的业务逻辑 客户层的实现应 有着简洁友好的人机界面 用户可以是 web 浏览器用户 传统 Windows 客户 端用户 但是从系统的可维护性等方面考虑 一般使用的 web 浏览器为客户 端 这样可以方便系统的维护和部署 2 中间层 中间层由服务接受和反馈中 服务组件管理中心 服务组 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 20 件库 模型库和数据库连接池等部分组成 负责处理系统的主要功能和业务 逻辑 水利数据应用服务平台利用服务组件在中间层进行事务逻辑服务 并 为表现层提供访问这些业务逻辑的接口 从而隔离了用户对数据库的直接访 问 保护了数据库安全 3 数据库层 数据库层由数据库系统组成 用于存储各类水利基础数 据 数据库采用关系型数据库 系统可以支持各种主流的关系型数据库系统 包括 SQL Server 7 0 以上版本的数据库 图中数据访问中间件的客户端可以是 Browser 等类型的 瘦 客户端 也可是 Java 应用程序这种 胖 客户端 客户端的查询请求通过 Web 服务器 转发给中间件 中间件负责具体的业务逻辑处理和数据访问 再根据查询的 结果生成表示层的数据 由 Web 服务器返回给客户端 数据库服务层 系统所应用的数据库管理系统均为关系数据库系统 RDBMS 由 RDBMS 提供原始数据的存储和管理服务 并处理来自于应用服务器的 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 21 数据请求和访问 能够将数据处理结果通过数据库的 JDBC 接口返回给应用服务 器 数据访问中间件层 与 J2EE Java 2 Platform Enterprise Edition 架构 Web 应用中传统的层次相对应 数据访问中间件包括业务逻辑 部分 所以从层次上说就涵盖了 J2EE 层次结构中的持久层和业务逻辑层 中间件逻辑上分为两层 多数据源数据访问层和业务逻辑层 Web 服务 器中的表示层把用户的查询请求 包括查询所需要的参数 转交给下层的业 务逻辑层 逻辑层根据预先定义好的业务规则 进行逻辑处理 当需要访问 数据时 通过底下的多数据源访问层提供的访问 API 由多数据源访问层执 行最终的数据访问 这样 业务逻辑层实际上并没有真正地执行底层的数据 访问操作 它只是通过中间层提供的访问接口实现间接访问 这种方式 可 以保证业务逻辑层和数据持久层之间最小的耦合 当数据库 Schema 发生变化 时 逻辑层的代码不必改变 多数据源处理层主要完成处理底层的数据访问 和通讯功能 为上层的业务逻辑层提供数据服务 因为很多数据库系统针对 只读查询做了特别的优化 而水利信息系统数据访问中数据查询远远多于数 据更新 可以将查询功能和更新功能分成不同的服务组件 以便优化系统查 询操作的性能 由于采用了 O R Mapping 技术 关系数据库中的数据集可以 自动被映射为对象 系统为了优化性能 利用对象缓存技术 缓存用户公共 的业务逻辑查询结果 提高访问的性能 数据检索时首先在内存中的对象缓 存中查找 当查询没有命中时 才执行 SQL 语句 到数据库中查询 然后通 过一定的策略维护这个查询结果缓存集 数据更新服务则由数据更新组件提 供 从功能上看 主要分为局部查询 全局查询和更新功能以及相应的服务 功能模块 如安全 事务 远程访问以及记录数据源 表 自定义类型 操 作信息的元数据库 储存自定义类型 操作的代码库 中间件从地理位置上看 包含为中心站点和远程站点 中心站点运行着 数据访问中间件的主要功能部分 包括用户接口 查询和更新组件以及相对 应的控制模块 提供最主要数据查询 局部和全局查询 功能和更新功能 远程站点主要布置为远程数据访问功能的执行组件 DAP 和相应的控制模块 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 22 功能主要是执行数据访问和全局查询中的一些数据操作 针对并发数据访问 的需求 O R Mapping 的数据库连接应该使用数据库连接池技术 减少建立 数据库连接的开销 提高连接的效率 3 2 2 23 2 2 2 数据库的建设内容数据库的建设内容 系统数据库主要包括实时数据库 实时数据库实时数据库包括以下内容 实时水情数据库 实时工情数据库 实时水环境 水质 数据库 实时取水数据库 实时回灌数据库等 数据库表结构及编码设计遵照水利部发布的 实时雨水情数据库表结构与 标识符标准 SL323 2005 水质数据库表结构与标识符规定 SL325 2005 水资源监控管理数据库表结构及标识符标准 SL380 2007 进行 扩充部 分则根据项目的特点在遵循相应规范的基础上参照同类系统自行设计 3 2 2 33 2 2 3 数据量测算数据量测算 现场机上传周期 60 分钟 现场机总数按 20 台计算 每个现场机采样 的理化指标项数按 30 项计算 每项数据 8 字节 加时间戳 8 字节 和设备标识 14 字节 测站编 号 8 字节 后占用 8 8 14 8 38 字节 污染物超限和设备故障等报警数据按 15 计算 上位机招测产生的数据按 15 计算 则数据库入库流量约为 20 30 38 1 3 29640 字节 小时 全年数据库入库流量约为 8760 29 64K 259 646 M 3 2 2 43 2 2 4 数据库的技术特性数据库的技术特性 数据库设计原则为 统一规划 统一标准 统一设计 数据共享 系统数据库设计应从汇点项目地下水资源监测系统信息应用的实际需求和 发展出发 遵照数据库结构设计的一般原则 结合项目的实际情况和应用特点 充分遵循水利和环境监测部门已有的标准规范 如水雨情数据库就可按 实时 雨水情数据库表结构与标识符标准 SL323 2005 水质数据库表结构与标识 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 23 符规定 SL325 2005 水资源监控管理数据库表结构及标识符标准 SL380 2007 进行设计 建立一个集中管理 安全规范 充分共享 全面服 务的地下水资源管理数据平台 形成完善的 高效的数据存储 维护 更新和 管理体系 3 2 2 53 2 2 5 数据库管理软件的选配数据库管理软件的选配 因系统有大量的数据需要存储 因而必须采用安全且高效的数据库系统 基于网络操作系统采用了 WIN2003 SERVER 数据库系统软件采用 SQL SEVER 2005 序号项目及名称数量单位 1 SQL SERVER 2008 中文标准版数据库系 统软件 1 套 3 2 2 63 2 2 6 服务器的要求服务器的要求 处理器 至强 4 核 2 5G 2 2M 二级缓存 内存 2GB 全缓冲 DIMM 667 MHz 磁盘 4 块 146 G 热插拔 SAS 硬盘 光驱 CD RW DVD Combo 扩展插槽 2 个 PCI X 和 2 个 PCI Express 磁盘托架 总计 热插拔 8 8 网络接口 集成双千兆以太网 电源 热拔插 835W 最大内部存储量 1 8TB 热插拔 SAS 热插拔组件 电源 风扇和硬盘驱动器 RAID 支持 集成 RAID 0 RAID 1 RAID 10 RAID 5 RAID 6 选配件系统管理 PowerExecutive 2 0 包含 于 Director 集成的服务处理器 诊断 LED 下拉式光通路诊断面板 服务 器自动重启 支持的操作系统 Microsoft Windows Server 2003 Windows 2000 Advanced Server Red Hat Linux 4 合 1 键盘鼠标显示器 3 33 3 应用支撑系统的配置设计应用支撑系统的配置设计 全市拟规划建设 2 个取水井监测站点 1 个取水汇入管网监测站点 2 个回 灌井监测站点 1 个回灌汇入管网监测站点 1 个水资源监测系统中心站 3 3 3 3 1 1 监监测测站站点点的的配配置置设设计计 2 个取水井监测点和 2 个回灌井监测站点的配设为 水位 水温监测采用地下水位监测仪 在取水井和回灌井每个监测站点设一个防潮机箱 机箱 650 400 250MM 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 24 机箱门为暗锁并对锁孔进行防水保护 门边防水密封 字体采用原色光刻 地 下水位监测站点采用 40W 太阳能供电 并配设充放电控制器 65AH 免维护铅酸 蓄电池 安装灵活 因地制宜 且避免雷击 1 个取水汇入管网监测点和 1 个回灌管网监测点的配设为 流量监测采用电磁流量计 水质监测采用水质五参数水质监测传感器 在用水户取水及回灌管网的汇水机房内各设一个防潮机柜 机柜为标准网 络机柜 600 600 1400MM 机箱门为暗锁并对锁孔进行防水保护 门边防水密封 字体采用原色光刻 设备供电电源采用抽水房的交流供电 并配设串并联避雷 器 1000VA 隔离变压器 1A 带铁芯电源适配器 充放电控制器 65AH 免维护铅酸 蓄电池 需引入防雷接地装置 3 3 3 3 2 2 监监测测站站点点的的主主要要硬硬件件产产品品 3 3 2 13 3 2 1 地下水位监测仪地下水位监测仪 地下水位监测仪设备技术性能指标 外形尺寸 直径 3 厘米 长度 26 厘米 重量 0 85Kg 探头带有提升防护套 外壳材质 316L 不锈钢 每天定时采集功能 有 根据用户需要 支持任意时刻 输出数据内容 水位 压力 温度 数据容量 65528 条记录 每条记录包括水位 水温 电池电压三个数据 电池可用寿命 8 年 线缆长度 5 米到 200 米 根据观测井水位具体情况选定 量程 10 米 30 米 50 米 100 米四种可任选 水位分辨率 0 1cm 0 2 cm 0 5 cm 1 cm 对应四种测量范围 水位测量精度 优于 0 05 FS 长期稳定性 优于 0 1 FS 工作温度范围 250C 到 800C 水位数字矫正功能 有 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 25 温度精度 0 10C 外接电源供电功能 有 外部供电工作电压 4 8V 25V 功耗 0 1W 低功耗 适合电池供电 超低功耗设计 数字标定 最多可以 20 段折线 数字校准功能 有 带有比例因子和偏移量设置 通讯接口 RS485 结构 一体化结构 小型化 封装 316L 不锈钢壳体封装 适合长期水下工作 耐压 5MPa 防水等级 IP68 安装 投入式安装 抗干扰防护措施 有 电源耐压 2000V 5 秒 电源反接保护 有 3 3 2 23 3 2 2 数据采集器数据采集器 RTURTU 水质监测数据采集器设备技术性能指标 采用四川水文水资源系统 SCSW008 2008 协议标准 遥测数据能够与四川省水文水资源系统 Monitor 接收软件进行无缝链 接 输出 4 20mA 自行转换瞬时流量与液位 可按照设置自动采集 存储 传输水雨情要素 具有灵活方便的传感器接口 至少12 位并行数字输入接口 并行接口 按 照设定可识别格雷码 二进制 BCD 等常用水文传感器输出编码 具 有 RS 485 或 SDI 12 串行接口数字输入接口 可至少并行连接3 个相同通 讯协议标准的串行智能传感器 具有一个2 线或3 线的脉冲式增量接口 增量接口具有仪器唤醒功能 具有与光纤专线 PSTN GSM 等多信道设备相连的接口不少于3 个 可 通过包括光纤专线通信 PSTN 通信 GPRS 通信 GSM 短信等信道方式传 汇点项目水源热泵地下水资源监测系统实施方案 26 送数据 可同时连接上述两种或以上的信道设备 设置优先顺序 具有 对通信信道的自动监测并实现信道间的自动切换 为实现通过上述信道 的自报工作和单一信道的多目标传送 数据采集器对每一信道必须具有 至少两个目标号码的设置和呼叫 拨号 能力 具有连接计算机 人工置数装置的RS 232C 接口 RS 232C 和 PSTN 接口 均具有接收信号后唤醒数据采集器工作的能力 具有至少4 路开关量输出接口 可用于控制外部设备工作或供电 能将测量的数据在本地显示出来 具有采集数据的存储功能 每组存储 数据必须包括时间和采集要素的全量信息 存储容量应满足1 年以上长 期存储的需要 存储器必需采用非易失技术 存储数据可以在测站用计 算机读取 也可以通过电话从分中心实现远程下载读取 具有定时器 事件 通信接口等多种唤醒工作方式 有灵活的编程设置能力 可现场和远程配设 修改系统参数 支持远程